Resumo

Os processos industriais que empregam o corante amarelo de metanila geram efluentes com forte coloração, que podem prejudicar processos fotossintéticos/biológicos no meio receptor, tornando imprescindível seu tratamento. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência do pH, [Fe²⁺] e [H₂O₂] na degradação do corante amarelo de metanila através do processo Fenton. O procedimento foi realizado a partir de uma solução de corante (100 mg/L), onde foram investigados diferentes valores de pH inicial, dosagens de Fe²⁺ e H₂O₂. As condições ideais para tratamento da solução foram pH 3, [Fe²⁺] de 0,10mM e [H₂O₂] de 0,25 mM (com remoção de 95,44% da cor). O pH e a concentração de Fe²⁺ em solução influenciaram diretamente na eficiência do tratamento, sendo o pH responsável pela especiação do ferro e produção de •OH a partir da regeneração de H₂O₂ e o Fe²⁺ atuando como catalisador na decomposição do H₂O₂ e na consequente geração de •OH. O aumento da dosagem de H₂O₂ não teve influência na degradação de cor, sendo observadas remoções superiores à 95% em todas dosagens avaliadas. O estudo comprovou a eficiência do processo Fenton na degradação do corante amarelo de metanila, demonstrando ser uma alternativa viável para o tratamento de efluentes com características semelhantes no que se refere à coloração.

Introdução

Os corantes azo constituem uma classe importante de compostos orgânicos sintéticos coloridos, caracterizados pela presença de um ou mais grupos azo (-N=N-) ligados a anéis aromáticos (Jain et al., 2009; Sun et al., 2009). Devido a sua solubilidade, baixo custo, estabilidade e variedade de cores são muito utilizados na indústria (Marmitt et al., 2010). O corante amarelo de metanila (C.I. 13065), produzido a partir da reação entre ácido metanílico diazotizado e difenilamina, é um dos corantes azoicos que se destaca pela variedade de aplicações, sendo utilizado em indústrias dos segmentos de curtumes, têxteis e papel, na produção de cosméticos e ceras, entre outros (Santra et al., 2008; Ghosh et al., 2017). Apesar de ter sido banido como agente de coloração de alimentos em muitos países, ainda é frequentemente utilizado como aditivo alimentar (em sorvetes, refrigerantes e bebidas), principalmente em países como a Índia (Khana et al., 1985; Mittal et al., 2008; Anjaneya et al., 2011).

O elevado volume de corantes sintéticos utilizados na indústria têm despertado a atenção de pesquisadores, especialmente pelo fato de que muitas dessas substâncias são suspeitas de apresentarem atividade mutagênica e carcinogênica (Sarkar e Ghosh, 2012). No caso do corante amarelo de metanila, estudos toxicológicos mostraram que sua administração a animais através das vias oral, intraperitoneal e intratesticular, resultou em lesões testiculares em machos e em uma diminuição da taxa de espermatogênese (Mittal, et al., 2008; Anjaneya et al., 2011; Mansur et al., 2017). O consumo crônico desse corante afetou significativamente regiões cerebrais (como hipotálamo e tronco encefálico) de ratos em desenvolvimento e adultos (Nagaraja e Desiraju, 1993; Sundarrajan et al., 2000; Nath et al., 2015). Em humanos, o consumo do corante amarelo de metanila em alimentos pode afetar o sistema nervoso e causar danos cerebrais, gastrotoxicidade, hepatotoxicidade, dermatite, entre outros (Ghosh et al., 2017; Hausen, 1994).

Efluentes contendo corantes como o amarelo de metanila são altamente prejudiciais ao meio ambiente, pois impedem a penetração da luz no meio aquático, prejudicam os processos biológicos que se desenvolvem nesse ambiente e proporcionam uma aparência desagradável à água (Arivoli et al., 2009). Em razão das implicações descritas, diferentes técnicas têm sido aplicadas para a remoção de cor de efluentes. Nos últimos anos, os processos oxidativos avançados (POAs) têm recebido grande atenção por serem eficazes na degradação de corantes (Martinez-Huitle et al., 2009, Oturan e Aaron, 2014). Os POAs baseiam-se na geração de espécies reativas não seletivas e altamente oxidantes, principalmente, os radicais hidroxila (•OH), responsáveis pela oxidação de matéria orgânica (GilPavas et al., 2017). O processo Fenton é um dos POAs mais estudados, devido a sua eficiência, baixo tempo de reação e fácil aplicação (Pignatello et al., 2006). Este processo de oxidação envolve a reação de Fe²⁺ com H₂O₂ para produção do radical •OH, que degrada as moléculas de corante presentes no efluente (Tunç et al., 2012). O mecanismo que descreve a reação de Fenton inclui principalmente as Equações (1) a (7), propostas por Youssef et al. (2016).

Estudos têm investigado a eficiência da reação de Fenton na degradação de corantes em efluentes industriais (GilPavas et al., 2017; Ertugay e Acar, 2017; Pouran et al., 2018; Bello et al., 2019). Entretanto, na literatura não foram encontrados estudos que avaliem a degradação do corante amarelo de metanila através da reação de Fenton, com a análise simultânea dos parâmetros operacionais que impactam na eficiência desse tratamento, especialmente no que diz respeito à remoção de cor. Considerando esses aspectos, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência dos parâmetros operacionais pH, [Fe²⁺] e [H₂O₂], que podem influenciar no processo de degradação do corante amarelo de metanila através da reação de Fenton. Para isso, foram investigados diferentes valores de pH inicial e de concentrações de Fe²⁺ e H₂O₂, permitindo a determinação das condições ideais para a degradação do referido corante.

Autores: Bruno Matheus Favero; Ana Carolina Favero; Fernanda Siqueira Souza e Janice Botelho Souza Hamm.